Tähtien liikkeet aurinkokunnan läheltä ja Oortin pilvi

[Jarmo]

Toisesta viestiketjussa Kaizu vihjasi seuraavaa:

http://www.avaruus.fi/uutiset/aurinko-planeetat-ja-kuut/vieras-tahti-kulkee-aurinkokunnan-ulkoreunan-lapi-15-miljoonan-vuoden-kuluttua.html
T&A:n uutisista maaliskuulta löytyy tuollainen

Alkuperäisessä julkaisussa (http://arxiv.org/abs/1003.2160) oli katsottu meistä 30 parsekin (6,2 milj. AU) etäisyydeltä nyt löytyvien tähtien ratoja ja laskeskeltu miten lähellä Aurinkokuntaa ne ovat käyneet tai tulevat käymään. Sieltä löytyi mm. jutun päätähti, joka kulkee todennäköisesti alle 0,5 valovuoden (30 000 AU) ja hyvin pienellä todennäköisyydellä jopa vain 1000 AU:n etäisyydeltä. Tuohon on kuitenkin huomattavan pitkä aika, 1,5 miljoonaa vuotta, ja rata on yhä mainitulla tavalla epävarma.

Sen lisäksi artikkelista kävi ilmi että Barnardin tähti käy 237 000 AU:n etäisyydellä jo 9800 v kuluttua, Lalande 21185 vajaan 300 000 AU:n ja Alpha Kentaurin tähdet n. 185 000 AU:n etäisyydeltä 28000 v päästä. Nuo lienevät meille ja ihmiskunnalle merkittävimmät lähestymiset, jos ollaan vielä paikalla tuolloin (viitaten juustosämpylöihin ja asteroidisuojauksiin niissä toisissa ketjuissa).

Tässäpä nuo mainitut. Etäisyydet astronomisissa yksiköissä, massa auringoissa ja aika vuosissa:

tähti            tyyppi   massa     nykyetäis. näenn.magn. ohit.etäis. ohit.aika
Barnardin tähti  sdM4     0,16      378 000    9.54        237 000         9 800
Lalande 21185    M2V      0,46      526 000    7.47        294 000        20 500
Proxima Kentauri M5Ve     0,12      268 000   11.05        184 000        27 400
Alfa Kentauri    G2V/K1V  1,1/0,91  276 000    1.33        188 000        28 400
Gliese 710       K7V      0,6     3 984 000    9.67   1 000-65 000     1 447 000

Kysymys kuuluukin että miten hyvin nuo "lähi"tulevaisuudessa lähentyvät tähdet näkyvät tai vaikuttavat Aurinkokuntaan? 
Apu/lisäkysymyksiä:
- Mikä olisi tähtien näennäinen magnitudi noilla etäisyyksillä?
- Kuinka kauas Oortin pilven on laskettu yltävän? Olen kuullut arvioita 20 000 - 150 000 AU, onko tästä konsensusta?
- Kuinka harvassa kappaleita siellä olisi?
- Onko Oortin pilvi yhä vain teoreettinen malli, vai onko siitä jotain konkreettista havaintoa? Muistelisin että Sedna olisi yhä kaukaisin havaittu Aurinkokunnan kappale, ja sen rata kiersi alle 1000 AU:ssa..
- Miten lähellä tähden pitäisi olla että se häiritsee riittävästi aphelissa olevaa kappaletta (vaikka 100 000 AU:n etäisyydellä Auringosta), siten että sen radan periheli "tipahtaa" vaikkapa Neptunuksen radan sisäpuolelle? Muistaakseni raketit käyttävät propulsiotaan juuri apoapsiksessa jotta työnnön delta-v -vaikutus olisi suurin.. vai oliko se periapsiksessa... 
- Miten kauan kappaleen ratakierto ("vuosi") kestäisi edellämainitulla muuttuneella radalla?

Jarmo

PS. Tässä vaiheessa tuli mieleen että olikohan tästä jo toinen viestiketju jo aiemmin.. jos, niin uppistakeikkaa..

[Kaizu]

Jostain muistan lukeneeni että Oortin pilven halkaisija voisi olla jopa kolme valovuotta ja uloimpien kappaleiden kiertoaika suuruusluokkaa miljoona vuotta. Tämä on hatara muistikuva, ei siis konsensus. Jos tämä pitää paikkansa niin uloimpien Oortin pilven komeettojen kannalta lähiohitus tapahtuu jo ensi vuonna.
Jos Proxima- ja Alfa Centaurilla on oma Oortin pilvensä, niin ne sekoittunevat Auringon vastaavaan jo aiemmin. Onko sillä sitten jotain vaikutuksia, sitä ei vielä tiedä kukaan. Koko Oortin pilven olemassa olokin on hieman epävarmaa. Sitä ei ole havaittu muutoin kuin komeettojen ratalaskuissa, näyttää että oikein pitkäjaksoiset komeetat menisivät sinne odottelemaan uutta tulemistaan

Kaizu

[Mare Nectaris]

Jostain muistan lukeneeni että Oortin pilven halkaisija voisi olla jopa kolme valovuotta ...

Wikipediassa sanovat, että hypoteettisen Oortin pilven (engl. Oort cloud) etäisyys Auringsta olisi varovasti arvioiden 1/25 valovuotta (noin 2 000 AU),  oletettavasti kuitenkin noin valovuosi (50 000 AU). Suurimmat arviot etäisyydestä yltävät tosiaan jopa neljään valovuoteen (200 000 AU).

Ursan julkaisemassa uusimmassa Tähtitieteen perusteet -kirjassa (sivulla 247 ja 301) arvioidaan Oortin pilven kokonaismassaksi 40 Maan massaa ja komeetojen kokonaismääräksi satoja miljardeja.  Arvio 50 000 AU (noin valovuosi) perustuu kirjan mukaan Jan Oortin jo vuonna 1950 tekemään havaintoon pitkäperiodisten komeettojen aphelietäisyyksien keskittymisestä sekä niiden tulosuuntien sattumanvaraisuudesta. Gerard Kuiper osoitti vuonna 1951, että lyhytperiodiset komeetat kuuluvat eri populaatioon, ns. Kuiperin vyöhykkeeseen, engl. Kuiper Belt.

[Kaizu]

Hyvä kun mainitsit lähdeteoksen. Löytyihän se, vähän pölyisenä, kirjahyllystä.
Minun kappaleeni Tähtitieteen perusteet kirjasta kertoo Oortin pilven ulottuvan jopa 100 000 AU:n etäisyydelle Auringosta eli pilven halkaisija olisi 200 000 au =n. 4 valovuotta. Säteen ja halkaisijan sekoittamisella on dramaattinen vaikutus Oortin pilven kokoon ja vielä dramaattisempi tilavuuteen ja massaan. Noissa eri arvioissa ei aina selkeästi kerrota kummasta on kyse.

Kaizu

[jussi_k_kojootti]

- Onko Oortin pilvi yhä vain teoreettinen malli, vai onko siitä jotain konkreettista havaintoa? Muistelisin että Sedna olisi yhä kaukaisin havaittu Aurinkokunnan kappale, ja sen rata kiersi alle 1000 AU:ssa..

Oortin pilvi taitaa kuulua niihin hypoteeseihin joita on hyvin vaikea osoittaa maanpäällisillä havainnoilla todelliseksi, kun pitkäkestoisten komeettojen havainnointikin tuottaa kehäpäätelmän.  Ehkäpä luotaimet tuovat aikanaan asiaan lisävalaistusta.

Itse kuitenkin pidän Oortin pilveä todellisena, eli Oortin perusteluja täysin vakuuttavina.  Koosta, kappaletiheydestä ja materian jakaumastakin voidaan keskustella, mutta "jotain Oortmaista" siellä on 

- Miten kauan kappaleen ratakierto ("vuosi") kestäisi edellämainitulla muuttuneella radalla?

Keplerin kolmannen lain mukaan kiertoajan neliö on verrannollinen rataellipsin isoakselin kuutioon (P² ∝ r³), joten ~Neptunuksen radan etäisyydellä kierretään Auringon ympäri noin 165 vuodessa.

[Jarmo]

Minun kappaleeni Tähtitieteen perusteet kirjasta kertoo Oortin pilven ulottuvan jopa 100 000 AU:n etäisyydelle Auringosta eli pilven halkaisija olisi 200 000 au =n. 4 valovuotta. Säteen ja halkaisijan sekoittamisella on dramaattinen vaikutus Oortin pilven kokoon ja vielä dramaattisempi tilavuuteen ja massaan. Noissa eri arvioissa ei aina selkeästi kerrota kummasta on kyse.

Pilkunviilausta: 200 000 AU = 200 000 AU / (63,24×10^3 AU/ly) = 3,16 ly

Keplerin kolmannen lain mukaan kiertoajan neliö on verrannollinen rataellipsin isoakselin kuutioon (P² ∝ r³), joten ~Neptunuksen radan etäisyydellä kierretään Auringon ympäri noin 165 vuodessa.

Joo, näinhän se on. Tarkoitin kyllä kappaletta, jonka apheli on 100 000 AU:ssa ja periheli 50 AU:ssa. Intouduin laskemaan itse: isoakselin puolikas 50025 AU -> kiertoaika 11,2 miljoonaa vuotta. Tarkoittaa sitä, että jos ohimenevä tähti onnistuu perturboimaan mainittua Oortin pilven kappaletta noin sopivasti, niin sen tipahtaminen planeettojen tienoille muuttunutta rataa pitkin kestää ainakin sen 5,5 miljoonaa vuotta. Ja jos Kuipierin vyön kappaleen rata muuttuu* samalla tavoin (isoakselin puolikas nyt 525 AU), niin sen kiertoaika on 12 000 v ja radan päästä päähän kestäisi 6000 v.

*Tämä tietysti vaatisi sitten sen että tähden gravitaatiovaikutus olisi suurinpiirtein ekliptikan tasossa, mikä lienee epätodennäköistä.

Hidasta puuhaa on siis, ei tarvitse pelätä komeettaytimen tipahtamista niskaan ihan pian. Toisaalta, muutama miljoonaa vuotta sitten tapahtuneet lähiohitukset ovat tietysti voineet jo lähetellä kappaleita...  

Jarmo

[Kaizu]

5000 au:n päässä ympyrärataa kiertävän komeetan kiertoaika olisi sen 1 000 000 vuotta. Kun tuo tähti saapuu Oortin pilveen toimii se gravitaatiolinkona niin että jotkin komeetat käyvät hyvin lähellä tähteä ja lähtevät siitä sitten hyvinkin suurella nopeudella johonkin suuntaan. Joku saattaa tulla Aurinkokunnan sisäosiin hyvinkin nopeasti. Jos tulevalla tähdellä on oma Oortin pilvensä, saattaa sen jäseniä ruveta näkymään jo paljon aiemmin kun tähden häiritsemiä auringon kiertolaisia. Tähden ja sen Oortin pilven kappaleiden nopeus Aurinkoa kohti on 14km /sek. Se on huomattavasti enemmän kuin esim Sednan keskimääräinen ratanopeus (1km/sek) joka kuitenkin on vielä vikkelä verrattuna Oortin pilven ulko-osien kiertolaisiin. Tahtoo sanoa että komeettoja voi tulla aurinkoa kohti jo paljon ennen kuin tähti on tullut aivan lähelle.
50 000au:n matka taittuu 14km/sek nopeudella n.17 000 vuodessa.

Kaizu

[Mare Nectaris]

Hyvä kun mainitsit lähdeteoksen. Löytyihän se, vähän pölyisenä, kirjahyllystä.
Minun kappaleeni Tähtitieteen perusteet kirjasta kertoo Oortin pilven ulottuvan jopa 100 000 AU:n etäisyydelle Auringosta eli pilven halkaisija olisi 200 000 au =n. 4 valovuotta. Säteen ja halkaisijan sekoittamisella on dramaattinen vaikutus Oortin pilven kokoon ja vielä dramaattisempi tilavuuteen ja massaan. Noissa eri arvioissa ei aina selkeästi kerrota kummasta on kyse.

Tosiaan tuossa ensimmäisessä Tähtitieteen perusteet -kirjassa (Ursan julkaisuja 21, Helsinki 1984) kerrotaan Oortin pilvestä sivuilla 242 ja 249. Siellä todetaan, että (Oortin pilvi) "ulottuu lähes puoliväliin lähimpiä tähtiä kohti", ja toisessa kohdassa tosiaan todetaan, että "jopa 100 000 AU:n etäisyydelle ulottuvassa Oortin pilvessä". - Lähimpään tähteen (Proxima Centaur) on Auringosta etäisyyttä 1,3 parsekia (eli 270 207 AU). Näin ollen tuon Oortin pilven kokoarvion 100 000 AU pitäisi tässä logiikassa olla juuri säde. Eli aivan kuten sanoit, pilven halkaisija olisi tuon 200 000 AU.

Ursan julkaisussa 87 (Tähtitieteen perusteet, neljäs laitos, Helsinki 2003) todetaan Oortin pilvestä sivuilla 268 ja 292, ja siellä viitataanJan Oortin alkuperäiseen havaintoon pitkäperiodisten komeettojen aphelietäisyyksien kasautumasta 50 000 AU:n etäisyydellä. Tämähän tosiaan viittaa selkeästi pilven säteeseen (aphelietäisyys); samoin tuossa 2010 painoksessa olisi kyseessä säde (Tähtitieteen perusteet, viides laitos, Ursan julkaisuja 119). Eli ei tuosta tosiaankaan varmoja olla, kun haitari arvioinneille on noin valtava.